[精品]浅谈单水箱液位控制技术

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1、浅谈单水箱液位控制技术浅谈单水箱液位控制技术摘要:在日常生活及工业控制中经常需要涉及到液位和流量控制问题，居民房顶水箱供水，饮料加工厂的液体存储箱，化工工厂中染料的调配等都涉及到水箱液位控制问题，要保证液体的合适高度，就需要设计合适的液位控制系统，建立水箱液位控制系统数字仿真模型，利用MATLAB的simulink对该模型进行仿真研究。关键词：单水箱，液位,流量，控制系统，高度，Simulinko中图分类号：TU822文献标识码：AAbstract：Indailylifeandindustrialcontroloftenn

2、eedtoinvolvelevelandflowcontrolproblem,Residentsrooftankofliquidwater,beverageprocessing,chemicalfactoryinstorageboxofdyemixingandsoonwererelatedtowatertanklevelcontrolproblem,Toensuretheappropriateheight,liquidneedtodesignappropriatelevelcontrolsystem,Establishwa

3、terlevelcontrolsystemofdigitalsimulationmodel,UseofMATLABsimulinkthemodelsimulation。Keywords:Singletank,level,flow,Controlsystem,height,Simulinko引言水箱液位控制系统的提出在过程控制中，被控制量通过有以下四种：液位、压力、流量、温度，而液位不仅是工业过程中常见的参数，而IL便于直接观察，也容易测量,过程时间常数一般比较小，以液位过程构成实验系统，可灵活的进行组态，液位控制装置也是过

4、程控制最常用的实验装置。一、单水箱液位控制系统原理。如图（1）所示：图（1）“水箱系统”液位控制原理如图所示中，它有一个水箱，一个液位调节器，一个入水阀门，一个出水阀门，入口处的阀门调节器控制水流量和水位，出口处阀门由外部操纵,可将其看成一个扰动量，市外部起干扰作用。符号说明：水箱输入量：Qin水箱流出量：Qout水箱截面积：S进水阀开度：u水箱液位高度：h水箱液位给定高度：hr单水箱液位控制系统，无论通过Qout的输出量怎样发生变化，都能维持储存槽液面在h值附近，不超过允许的偏差值，浮子的位置就是测量出来的液位实际高度，

5、它与调节器相连，调节器与入水阀相连，当液面高度恰好为h时，调节器输出电压u经过放大后，作用于调节阀门上，改变阀门开启量，从而调节输入流量，使储槽液面恢复到h值附近，液面就能维持在h值附近而不超过允许误差范围。二、单水箱液位控制系统建模。对上图系统可抽象成图（2）所示的数学模型：图（2）“水箱系统”的数字模型通过水箱系统的数学模型，我们可以初步建立系统的仿真模型，它有一个阶越信号，--个比例和比例积分环节的调节器，比例环节K1和K2,—个积分环节还有一个扰动环节组成。三、单水箱液位控制系统实验设计。（1）对上图水箱系统的数学

6、模型利用simulink进行仿真实验，simulink是运彳亍MATLAB环境下用于建模,仿真和分析动态系统，它包括一个庞大的结构方块图模型，用户可以既快又方便地对系统进行建模，并且simulink可以在屏幕上显示数据以及输出数据和图形,simulink本身就是一种用来实现计算机仿真的软件工具，它是MATLAB的一个附加组件,用來提供一个系统的建模与动态仿真工具平台，用模块组合的方法使用户能够快速,准确地创建动态系统计算机模型，由于simulink是一个动态统统建模、仿真和综合分析的集成软件包，它可以处理线性、非线性系统，

7、离散、连续及混合系统，simulink把图形窗口扩展成为可以用來编程的图形界面，在simulink提供的图形用户界面上，只要进行鼠标的简单拖拉操作就可以构造出复杂的仿真模型，simulink以方块图形式，采用分层结构建立仿真模型。（2）MATLAB/Simulink建立液位控制系统，采用PID调节器，其控制规律为比例、积分、微分控制，它以其结构简单，稳定性好工作可靠，调整方便而成为工业控制的主要技术之一，当被控对象的结构和参数不能完全学握或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必需依靠

8、经验和现场调试來确定，这吋应用PID控制技术最为方便,PID控制器就是根据系统误差，利用比例，积分，微分环节计算出控制量进行控制的。其中比例（P）控制是…种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。而比例积分(PI)控制是具有比例加积分控制规律的控制